„Отпечатъкът на смъртта“: открит е напълно нов начин, по който вирусите се разпространяват

Обновяването на клетките в човешкото тяло протича в огромни мащаби: всеки ден стотици милиарди клетки загиват и се заменят с нови. Безпроблемното протичане на този непрекъснат процес е от ключово значение за поддържането на добро здраве.

Сега учени са открили нов вид „отпечатък на смъртта“, който клетките оставят след себе си, когато загиват. Тази следа насочва имунната система към мястото, което трябва да бъде почистено, и ѝ помага да открие и отстрани клетъчните останки.

Оказва се обаче, че вирусите също могат да се възползват от този механизъм и да го използват, за да се разпространяват в организма.

Следата, която клетките оставят след смъртта си

Откритието е описано в изследване, публикувано в научното списание Nature Communications и ръководено от екип на австралийския университет La Trobe. Резултатите дават нова представа за начина, по който програмираната клетъчна смърт и непрекъснатото обновяване на клетките подпомагат нормалното функциониране на организма.

cellillustration.jpg

Илюстрацията показва как „отпечатъците на смъртта“ – по-малките розови образувания – остават на мястото на умиращите клетки. (Rutter et al., Nature Communications, 2025)

Важно уточнение: научната статия е публикувана на 15 октомври 2025 г. като статия № 9160 в том 16 на Nature Communications. В изследването клетъчната следа е наречена FOOD – съкращение от английското FOotprint Of Death, или „отпечатък на смъртта“. Везикулите, които се образуват от тази следа, са означени като F-ApoEVs.

В по-дългосрочен план откритието може да допринесе за разработването на терапии, които използват полезните свойства на тези „отпечатъци“, като същевременно не позволяват на вирусите да се укриват в тях.

„Всеки ден милиарди клетки са програмирани да загинат като част от нормалното обновяване на организма или от развитието на различни заболявания. Досега се смяташе, че разпадането на клетките по време на клетъчната смърт е сравнително прост и случаен процес.“

— биохимикът Айвън Пуун от Института за молекулярни науки към La Trobe University – LIMS, цитиран в съобщението на университета за откритието

„Резултатите ни показват колко сложен всъщност е този процес. Всяка негова стъпка има съществено значение, за да може умиращата клетка да се разпадне правилно, а останките ѝ да бъдат отстранени от имунната система.“

Апоптозата е внимателно контролиран процес

Организмът използва процес, наречен апоптоза, за да отстранява в точно определен момент клетки, които вече не са необходими, са увредени или могат да станат опасни. Именно този процес е изследван по-подробно от учените.

Апоптозата не представлява хаотично разрушаване на клетката, а внимателно координирана биологична програма. Значението ѝ се вижда особено ясно при раковите заболявания, тъй като туморните клетки често придобиват способността да избягват програмираната клетъчна смърт. Затова учените търсят и нови начини да възстановят чувствителността на раковите клетки към апоптозата.

С помощта на триизмерни кадри, заснети през определени интервали от време, изследователите проследяват как различни видове клетки загиват. Така те установяват какви протеини и други структури остават след апоптозата и как впоследствие имунната система взаимодейства с тях.

Извънклетъчните везикули – малките „пратки“, с които клетките общуват

Както учените очакват, сред останките от загиналите клетки присъстват и извънклетъчни везикули, известни като EVs. Това са малки структури, обвити с мембрана, които могат да съдържат протеини, ДНК и РНК. Клетките ги отделят, за да предават сигнали и информация една на друга.

Тези везикули не са просто безполезен клетъчен отпадък. Те могат да пренасят биологично активни молекули и да влияят върху поведението на други клетки. Ролята им се изследва в различни области на медицината. Установено е например, че меланомните клетки могат да използват извънклетъчни везикули, за да потискат активността на имунните клетки.

В новото изследване учените откриват неизвестен досега вид извънклетъчни везикули, които наричат F-ApoEVs – везикули, произлизащи от „отпечатъка на смъртта“ и образувани в резултат от апоптозата.

Те действат като своеобразна следа, по която имунната система може да достигне до мястото на клетъчната смърт и да отстрани останките от загиналата клетка.

Според данните в научната публикация F-ApoEVs са сравнително големи за този тип структури – диаметърът им е около 2 микрометра. На повърхността им се появява фосфатидилсерин – молекулярен сигнал от типа „изяж ме“, който помага на фагоцитите да ги разпознаят и погълнат. Образуването на „отпечатъка“ се контролира и от ензима ROCK1, което допълнително показва, че процесът не протича случайно, а следва строго определена последователност.

„Знаем, че организмът отстранява фрагментите от мъртвите клетки, за да не им позволи да се натрупват и да предизвикват възпаления или автоимунни заболявания, като системен лупус еритематозус. Установихме, че F-ApoEVs бързо се отстраняват от мястото на клетъчната смърт.“

— водещият автор на изследването Стефани Рътър, биохимик от LIMS

„Не очаквахме обаче вирусите също да могат да се възползват от този процес и да предизвикват инфекция, като се укриват във F-ApoEVs.“

Как вирусите използват клетъчното „почистване“

Когато изследователите заразяват умиращи клетки с грипен вирус, част от вирусните частици се озовават във F-ApoEVs. Докато имунната система отстранява останките от загиналата клетка, скритите във везикулите вирусни частици могат да достигнат до съседни здрави клетки.

Това е непознат досега механизъм за разпространение на вируси.

Резултатите обаче не бива да се тълкуват прибързано. Експериментите са проведени с лабораторни клетъчни модели. Те все още не доказват, че F-ApoEVs са основен или широко разпространен път, по който грипният вирус се предава в човешкото тяло. Необходими са допълнителни изследвания с живи организми, за да се установи каква е реалната роля на този механизъм по време на инфекция.

Процесът трябва да бъде проучен и извън лабораторни условия. В бъдеще обаче потенциални терапии биха могли да засилят полезната функция на F-ApoEVs, така че те да подпомагат защитата срещу автоимунни заболявания, без едновременно с това да улесняват разпространението на вируси.

Умиращите клетки продължават да изпращат сигнали

„Изследването показва, че умиращите клетки могат да продължат да общуват и след смъртта си и по този начин да влияят върху работата на имунната система.“

— клетъчният биолог Джорджия Аткин-Смит от австралийския Институт за медицински изследвания „Уолтър и Илайза Хол“

В основата на всички тези процеси стои клетъчната комуникация. Клетките непрекъснато обменят информация и координират действията си, за да поддържат биологичното равновесие в организма.

Сега към тази комуникационна система се добавя още един елемент, който може както да подпомага здравето, така и да създава рискове. Бъдещите изследвания трябва да изяснят по-подробно как функционират F-ApoEVs и дали учените могат да контролират тяхното образуване, съдържание или взаимодействие с имунните клетки.

Откритието показва и защо определението „клетъчен отпадък“ невинаги е точно. Дори структурите, останали след смъртта на клетката, могат да съдържат информация, да предават сигнали и да влияят върху поведението на съседните клетки.

Нови възможности за разработване на терапии

„Разбирането на този основен биологичен процес може да открие нови направления за изследвания и да подпомогне разработването на терапии, които използват отделните му етапи, за да помогнат на имунната система да се бори по-ефективно със заболяванията.“

— Айвън Пуун

Засега става дума за фундаментално научно откритие, а не за готово лечение. Възможните му приложения могат да включват както ограничаване на вирусното разпространение, така и по-прецизно управление на процесите, чрез които имунната система открива и отстранява загиналите клетки.

Изследването е публикувано в Nature Communications.

Източник: Science Alert; превод и редакция: Владимир Тодоров